化工自动化

化工自动化：是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。

在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。

四大参数：温度、压力、流量、液位
化工生产过程自动化：自动检测、自动保护、自动操作、自动控制
自动检测系统：测温元件、流量计、压力表
自动化装置：测量元件与变送器、自动控制器、执行器
闭环系统：各个组成部分在信号传递关系上都形成一个闭合的环路
反馈：把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法
自动控制系统分类：1、温度、压力、流量、液位2、比例、比例积分、比例积分微分3、定制控制系统、随动控制系统、程序控制系统
系统的静态：被控变量不随时间而变化的平衡状态
系统的动态：被控变量随时间变化的不平衡状态
系统的过渡过程：系童由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程
过渡过程基本形式：非周期衰减过程、衰减震荡过程、等副振荡过程、发散震荡过程
控制系统的品质指标：最大偏差A或超调量B、衰减比、余差、过渡时间、震荡周期或频率
数学模型类型：非参量模型：曲线或数据表格表示；参量模型：数学方程式描述
机理建模：根据对象或生产过程的内部机理列写出各种有关的平衡方程，从而获取对象的数学模型
实验建模：用实验的方法来研究对象的特性，或通过机理分析得到的对象特性加以验证修改描述对象特性的参数：放大系数K：在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。

时间常数T：T越大表示对象受到干扰作用后，被控变量变化的得越慢，达到新稳定值的时间越长。

滞后时间τ：有的对象在受到输入作用后，被控变量却不能立即而迅速地变化的现象称为滞后现象，所用的时间称为滞后时间。

系统误差：在一定的测量条件下，对同一个被测尺寸进行多次重复测量，出现某种保持恒定或按确定方法变化的误差
绝对误差Δ=被校表的读数值X-标准表的读数值X0 相对误差y=Δ
X0
检测系统常见信号类型：电压信号、电流信号、频率信号、气压信号
X100％δ允越大，精确度越低仪表的性能指标：①精确度δ允=±Δ
测量范围上限值−测量范围下限值
精确度等级：0.005, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 1.0,1.5, 2.5, 4.0.；②变差=最大绝对差值
x100％仪表的变差不能超出允许误差；③灵敏度与灵敏限；④分辨测量范围上限值−测量范围下限值
力：对于数字式仪表，分辨力指的是数字显示器的最末位数字间隔的被测参数变化量；⑤线性度：表征线性刻度仪表的输出量与输入量的实际校准曲线与理论值线的吻合程度；⑥反应时间：仪表的输入信号由开始变化到新稳态值的63.2％或95％的时间
工业仪表的分类：1、按使用的能源：气动仪表、电动仪表、液动仪表；2、按信息传递的作用：检测仪表、显示仪表、集中控制仪表、控制仪表、执行器：3、按组成形式分：基地式仪表、单元组合式仪表
测压仪表按转换原理分：液柱式压力计、弹性式压力计、电气式压力计、活塞式压力计
液柱式压力计：根据静力学原理，将被侧压力转换成液柱高度进行测量
弹性式压力计：利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表
电气式压力计：是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。

由压力传感器、测量电路、信号处理装置组成
霍尔片式压力传感器：根据霍尔效应制成的，利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的测量
霍尔效应：在霍尔片的Z轴方向加一磁感应强度为B的恒定磁场，在y轴方向上加一外电场，便有恒定电流在y轴方向通过，电子在霍尔片中运动时受电磁力作用发生偏移，造成霍尔片上一端有电子积累，另一端上正电荷过剩，于是在霍尔片的X轴方向上出现电位差，这一电位差称为霍尔电势，这一物理现象称为霍尔效应
仪表测量范围的确定：测稳定压力，最大工作压力不超过测量上限值的2/3；测脉动压力，最大工作压力不超过测量上限值的1/2；测高压压力，最大工作压力不超过测量上限值的3/5。

一般被测压力最小值不低于仪表满量程的1/3
流量计测液体流量，计量表测液体总量
速度式流量计：以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表
容积式流量计：以单位时间所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表质量流量计：以测量流体流过的质量M为依据的流量计，分直接式和间接式两种
差压式流量计：基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的（面积不变，改变压差）
节流现象：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象
节流原理：流体在接近节流装置时，由于遇到节流装置的阻挡，使靠近管壁处的流体受到的阻挡作用最大，因而使一部分动能转化为静压能
转子流量计：当流体流过锥形管时，位于锥形管中的转子收到向上的一个力，当这个理与浸没在流体里的转子重力平衡时，转子就停留在一个高度，根据转子平衡位置的高低读出流量的大小（恒压降，变节流面积）
差压式液位变送器：利用容器内的液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化，根据压力P 与液位H成正比的关系，在容器底部安装压力表，直接在压力表上按液位进行刻度
零点迁移问题：ΔP=Hρ1g—（h2—h1）ρ2g，调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差（h2—h1）ρ2g的作用，迁移弹簧的作用，实质是改变变送器的零点
温度测量分类：用途分：标准仪表、使用仪表；工作原理分：膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计、辐射高温计：测量方式分：接触式、非接触式
热电偶温度计：E(t,t0)=Eab(t)—Eab(t0)，如果一端t0保持不变，即Eab(t0)为常数，则热电势Eab(t,t0)就成为温度t的单值函数，而和热电偶的长短和直径无关。

这样，只要测出热电势的大小，就能判断测温点温度的高低
冷端温度的补偿：①冷端温度保持为0℃；②冷端温度修正；③校正仪表零点；④补偿电桥；
⑤补偿热电偶
热电阻温度计：利用金属导体的电通值随温度变化而变化的特性，把温度的变化通过热电阻转换为电阻值的变化来测量温度的
解决工业过程测量要求途径：传统的测量技术、软测量技术
软测量技术：软仪表技术，依据易测过程变量与难以测量的待测过程变量之间的数学关系，通过各种数学计算和估计方法，实现对待测过程变量的测量
模拟式显示仪表：以仪表的指针的线性或角位移来模拟显示被测参数连续变化的仪表
数字显示仪表：直接以数字形式显示被测参数值大小的仪表
控制规律：控制器的输出信号与输入信号之间的关系
双位控制：当测定值大于给定值，控制器的输出为最大（或最小），当测量值小于给定值，输出为最小（或最大）
双位控制：结构简单、成本较低、易于实现
比例控制：反应快、控制及时
积分控制：控制余时、消除余差、克服偏差
微分控制：改善控制质量、减小最大偏差、节省控制时间
执行器作用：改变控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内
执行器分类：气动、液动、电动
气动执行器组成：执行机构、控制机构
气动执行机构分类：薄膜式、活塞式
正作用：阀体直立时，阀杆下移，阀芯与阀座间流通面积减小
反作用：阀芯倒装，阀杆下移时，阀芯与阀座间流通面积增大
控制阀的流量特性：被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度
理想流量特性：①直线流量特性；②等百分比流量特性；③抛物线流量特性；④快开特性气关式：有压力信号时阀关，无压力信号时阀开
气开气关选择：阀开时危害小选用气关式；阀开时危害大选用气开式
简单控制系统：由四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器、执行器
被控变量的选择：①能代表一定的工艺操作指标，能反映工艺操作状态，是工艺操作中重要的变量；②在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影响而变化，为维持恒定需较频繁调节；
③能被测量出来，具有足够大的灵敏度；④考虑工艺合理性和国内仪表产品现状；⑤独立可控
操纵变量的选择：①可控，即工艺上允许调节的变量；②一般应比其它干扰对被控变量的影响更加灵敏；③考虑工艺的合理性与生产的经济性
测量元件特性的影响：①测量元件的时间常数；②测量元件的纯滞后；③信号的传送滞后控制其主要三种控制规律：比例控制规律P、比例积分控制规律PI、比例积分微分控制规律PID
作用方向：某环节输入量增加，则输出量也增加，为“正作用”方向；输入量增加，而输出量减小，为“反作用”方向；系统投运前必须各环节作用方向，保证整个系统是负反馈的闭环系统
控制器参数的整定：理论计算法、工程整定法
常用的工程整定法：临界比例度法、衰减曲线法、经验凑试法。